Білок як посередник між генами та ознаками. Чотири рівні структури білка. Протеїногенні амінокислоти.
Із попередніх розділів підручника ми опанували структуру, локалізацію гена і маємо загальне уявлення про його найважливішу функцію — контролювати синтез певних молекул білка. Білки— основний структурний. матеріал для побудови клітин живих організмів, а також засіб реалізації їх життєвих функцій в онтогенезі. Вони являють собою найскладніші хімічні сполуки, що характеризуються великою молекулярною масою. Білки побудовані з амінокислот, які містять аміногрупи (—гШг), карбоксильну групу (—СООН), та вуглеводний радикал (К), за яким і різняться між собою.
У побудові молекули білка беруть участь звичайно 20 амінокислот, що одержали назву протеїногенних, або стандартного набору. В природі ж існує ще понад 100 «позакомплектних» амінокислот, які входять до складу якого-небудь одного або декількох білків. Так, а -аміноалипінова кислота зустрічається лише у білку кукурудзи. Такі амінокислоти розглядаються як постсинтитична модифікація амінокислот стандартного набору.
Слід зазначити, що всі стандартні, амінокислоти закодовані в генетичному матеріалі структурних генів, тоді як «позакомплектні» не кодуються. Отже, кодони існують лише для 20 амінокислот.
Молекула білка — це довгий ланцюг, що утворюється шляхом з'єднання багатьох амінокислот через реакції аміногрупи, однієї з них із ю>» рбоксильною групою іншої з виділенням води.
Чотири рівні структури білка — І— IV (за Шанвіль, Енні, 1977)
Сполука, що утворилася внаслідок з'єднання двох амінокислот, становить пептид, а зв'язок — СО— N11 —називається пептидним. Подальше приєднання амінокислот за допомогою пептйдних зв'язків, приводить до побудови поліпептидного ланцюга. Специфічна послідовність чергування амінокислот у поліпептидних ланцюгах зумовлює первинну структуру молекули білка. Потім відбувається процес конформації, у результаті якого виникає вторинна (укладання поліпептидного ланцюга в а-спіральні ділянки та β-структурні утворення), третинна (тримірне просторове упакування поліпептидного ланцюга в глобулу) та четвертинна (асоціація декількох окремих поліпептидних ланцюгів у єдину сполуку) структури молекули білка. Характер конформації визначається первинною структурою. Отже, від первинної структури залежать усі властивості білка. Вона специфічна для кожного білка йвизначається генетичною інформацією, закодованою в ДНК.
Білки залежно від функцій, що вони виконують, розподіляють на структурні (конституційні), каталітичні (ферменти), регуляторні (гормони) та захисні (антитіла, токсини), їх специфічна дія, а отже, й характер проявлення певних ознак організму, визначаються послідовністю амінокислот у поліпептидному ланцюгу.
Вивчення генетичних процесів, що супроводжують синтез білка, є важливою проблемою біології. Але слід пам'ятати, що синтез білка — це не завершальний етап метаболічної системи. Тому важливо знати, яким чином відбувається реалізація спадкової інформації і простежити не безперервний шлях від генів через синтез білка до проявлення конкретних ознак у фенотипі організму під час його онтогенезу.